數字化變革下虛擬仿真的教學資源建設研究與實踐

張麗

摘要：本文以高速鐵路施工與維護專業為例，探討了職業院校虛擬仿真資源建設的實踐研究。研究表明，注重以學生為中心、對接崗位規范、資源整合、校企合作融入等方面的建設是推進職業院校虛擬仿真教育的有效途徑。在此基礎上，本文提出了優化虛擬仿真教學資源的建議，旨在進一步完善職業教育的質量和實效。

關鍵詞： 虛擬仿真資源；職業院校；實踐研究

引言

職業教育是培養高素質技術技能型人才的重要途徑，而虛擬仿真技術的應用則為職業教育的教學方式和教學效果提供了新的思路。在職業院校中，虛擬仿真技術可以幫助學生更好地理解理論知識、加強實踐能力、提高職業素養^[1]。本文以高速鐵路施工與維護專業為例，探討職業院校虛擬仿真資源建設的實踐研究。

一、對接崗位規范，注重資源的合理性和有效性

（一）背景分析

為了滿足高速鐵路建設和運行的技術需求，培養出具有高水平技能的高速鐵路施工與維護專業人才顯得尤為重要，當前職業院校在實訓資源方面的顯著不足。傳統實訓室及其設備數量有限，已無法滿足學生日益增長的實訓需求。這一限制導致部分實訓項目不得不依賴于演示和視頻教學，這種方式雖然提供了理論知識，卻無法提供實際操作經驗，從而影響了學生動手能力和綜合實踐能力的培養。通過天津市創優賦能建設項目－虛實融合的高鐵綜合實訓基地，為學生提供一個模擬真實工作環境的高仿真實訓平臺，不僅能模擬現場真實的生產流程，還能在多種不同的場景中進行實訓演練。這樣的改革不僅解決了實訓設備資源的不足問題，還拓寬了實訓方式，解決了實訓器材維護費時費力、內容固定難以拓展等問題，從而有效地培養出符合軌道交通產業要求的高水平復合型、創新型人才。

（二）對接崗位規范，提高資源的實用性

1.分析崗位需求、梳理崗位標準

為了使虛擬仿真資源更好地為高速鐵路施工與維護專業的學生服務，首先需要對該專業所涉及的崗位進行深入分析，明確崗位職責、技能要求等方面的具體內容。同時，對現行的崗位標準進行梳理和研究，確保虛擬仿真資源的開發和建設與實際崗位需求緊密相扣。

2.研究教學目標、虛實融合

根據崗位需求和現行崗位標準，明確高速鐵路施工與維護專業的教學目標，包括培養學生的知識體系、技能技巧、實際操作能力等。結合教學目標，規劃虛擬仿真教學資源的開發和實施，確保資源的合理性和有效性。結合教學內容，在研究崗位需求和教學目標的基礎上，對現有的高速鐵路施工與維護專業課程體系進行梳理，明確虛擬仿真教學資源在課程中的具體應用。同時，對教學內容進行合理規劃，將虛擬仿真教學資源與理論教學、實踐教學有機結合，提高教學質量。

3.設立評價標準、多維度評估

為了確保虛擬仿真資源的有效性和合理性，在開發和實施階段就需要制定相應的評價標準。評價標準應從資源內容、技術要求、教學效果等多個維度進行評估，以便及時發現問題并對其進行調整和優化。此外，可以通過定期邀請行業專家、教師和學生參與評價，以充分聽取各方的意見和建議，進一步提高虛擬仿真資源的質量。

（三）提升資源的針對性和適應性

隨著高速鐵路技術的不斷發展和創新，虛擬仿真資源也需要與時俱進，融入“四新”技術，緊跟行業發展趨勢。在資源開發和優化過程中，關注行業內的新技術、新設備、新方法等，及時更新和升級虛擬仿真資源，確保其與行業發展保持同步。虛擬仿真資源應具有一定的靈活性和可擴展性，以滿足不同教學場景和需求。此外，還可以結合現實中的案例、問題等，設計具有針對性和實用性的虛擬仿真教學活動，理論－虛擬－實踐相統一的教學模式。

二、探索高速鐵路施工與維護專業融入虛擬仿真的方法途徑

（一）優化重構虛擬仿真教學資源、挖掘現有資源的價值

針對軌道交通行業快速發展導致職業崗位群的升級變化，強化與軌道交通企業的合作，利用企業的實際工作場景和技術要求，開發更加貼近實際的虛擬仿真教學資源。通過企業提供的案例和數據，使虛擬仿真資源更具實際應用價值和教學效果。提煉職業崗位分析與工作任務對高速鐵路施工與維護領域的職業崗位進行深入分析，識別核心職業能力和技能需求。根據崗位需求，提煉出典型工作任務和核心能力點，為虛擬仿真資源的開發和實訓課程的設計提供依據。重構與優化實訓課程體系，結合高速鐵路施工與維護專業的特點，采用“整體優化，分段設計”的原則，對實訓課程體系進行重構，見圖1。

探索與實施“課證融通”模式，實現職業教育課程內容與職業技能等級證書內容的有效對接，形成“課證融通”的教學體系，見圖2。

通過將理論知識與實踐技能相結合，確保學生能夠在虛擬環境中有效地學習并掌握所需技能。縱向上，確保實訓課程與理論課程的緊密聯系，避免脫節，增強課程間的相互補充和支撐。橫向上，協調各實訓課程間的聯系和重點，避免內容重復，確保課程體系的連貫性和完整性。

（二）持續傳播與輸出、促進教學模式改變

從天津鐵道職業技術學院實際和專業實際出發，把虛擬仿真資源融入專業知識和技能教育，采用最新的虛擬現實技術和仿真軟件，提升資源的互動性和真實感，使學生能夠在更加逼真的環境中學習和實踐。在“互聯網+教育”模式基礎上，創新人才培養模式，整合線上線下資源，以學生為中心，構建一個更加靈活和互動的學習環境。發展線上教學平臺，如學習通等。提供更多的數字化學習資源和互動工具，促進學生的自主學習和深度參與。針對不同學生的學習風格和需求，提供個性化的學習路徑和資源，增強學習的針對性和有效性。結合產業發展的需求，創新特色職業教育服務，開發符合未來職業趨勢的虛擬仿真教學內容，如高速鐵路施工技術、軌道檢測技術等。在課程設計中，將虛擬仿真資源與專業理論緊密結合，通過實際案例和仿真實踐，增強學生對知識的理解和應用能力。在實訓課程中，使用高質量的虛擬仿真資源，模擬真實工作環境，提高學生的操作技能和職業適應能力。

1.專業人才培養方案進行虛擬仿真資源融入實施策略研究

以社會和市場需求為導向，以現代信息技術為手段，依托“南方高鐵、北京鐵路局高鐵工務段”二大平臺，以高速鐵路施工與維護國家級示范專業和校級創新團隊為基礎，以現有虛擬仿真資源為基礎，統籌融合多方資源，從頂層設計上加強虛擬仿真實訓場所、共享平臺、教學資源和師資隊伍的建設。深入推進教育教學改革創新，遵循技術技能人才培養規律，培養服務軌道交通行業與區域經濟的高素質技術技能人才。基于軌道交通虛擬仿真資源人才培養方案修訂，見圖3。

人才培養方案的修訂體現在構建多層次的高速鐵路施工與維護專業課程體系，高速鐵路施工與維護專業課程體系由基本素質與能力課程（公共基礎課包括公共基礎必修課和公共基礎選修課）、職業能力課程（專業課包括專業基礎課、專業核心課和專業拓展課）兩個層次的學習內容組成。在課程設置上，前期構筑專業基礎，后期優化專業教育，注重學科交叉培養，加強綜合性和設計性訓練，培養學生創新實踐能力^[2-3]。利用鐵路線路病害AR虛擬仿真實訓系統，結合當前鐵路線路病害運維情況及培訓狀況，基于AR實訓沙盤交互系統、AR直播教學實訓系統等多元化、交互式教學演練培訓系統進行教學培訓，可以使學員通過“主動學習、交互實訓、考核過關”的操作過程，逐步掌握各項鐵路線路病害運維作業要求及主要內容，并且可以在教學實訓系統內開展實訓，進行教學及工作流程的演練和反饋。

2.以虛助實的課程設置模塊

為了更加有效地將虛擬仿真技術融入高速鐵路施工與維護專業的課程設置中，針對高速鐵路施工與維護人才培養的特點，細化課程內容與結構，對傳統課程內容進行細化和創新，確保每個課程單元都與高速鐵路施工與維護的實際需求緊密相連。在課程結構中融入虛擬仿真技術，使學生可以在掌握理論基礎的同時，通過模擬操作加深理解。應用多樣化教學方法，結合案例教學、小組討論、實驗操作與虛擬仿真，以適應不同學生的學習風格。在課堂上，運用虛擬仿真技術來展示復雜的施工流程或技術操作，提高學生的學習興趣和參與度。在課程設計中，特別強調實踐操作和虛擬仿真的結合，通過模擬真實施工環境的虛擬仿真，讓學生在安全無風險的環境中學習和練習。增強課程的互動性和參與感，利用虛擬仿真技術提供互動式學習體驗，如虛擬現場操作、故障診斷模擬等，提高學生的參與感和學習動力。設置具有挑戰性的課程項目，鼓勵學生在虛擬環境中探索和解決實際問題，提升其解決問題的能力。

三、校企合作，提高人才培養質量

校企深度融合，可以讓學生在實際的工作環境中學習知識和技能，提高其實踐能力和綜合素質，也可以讓企業更好地了解人才需求和人才培養情況，為人才選拔和培養提供更好的支持。例如，與工程局和鐵路局在教學、科研、實訓、就業等多個領域開展合作，實現產教融合。在此基礎上，加強雙方的交流與合作，共同研究和制定適應高速鐵路施工與維護專業發展的課程體系和培訓方案。同時，與企業共同開發符合實際工作需求的虛擬仿真教學資源，使其更加符合現場操作的實際情況。利用企業的實際工程案例和技術數據，使教學內容更加貼近實際，提高教學的針對性和實用性。將緊密結合實習與實踐教學，企業提供實習崗位和施工場地，使學生能夠在真實的工作環境中進行學習和實踐。設立企業導師和學校老師雙指導教師，確保學生在實習期間能獲得有效指導和支持。強化學生的職業技能和職業素養培養，通過校企合作，將企業的職業標準和要求融入教學中，強化學生的職業技能和職業素養培養，促進課程內容和教學方法的創新，企業的實際需求和反饋成為教學內容和方法創新的重要依據，確保教學內容與企業需求高度契合。

校企共建虛擬仿真研究與創新平臺，共同開展技術研究、成果轉化等工作。研究與創新平臺可以幫助企業解決技術難題，提高產品競爭力。同時，研究成果也可為教學、科研提供有力支持。校企共同參與課程開發與教學、實訓基地建設、實習實踐與頂崗實習、雙向人才培養以及共建研究與創新平臺等方面，持續關注行業動態和市場需求，不斷調整和優化合作策略，實現雙方資源共享，共同提高人才培養質量。

結語

通過對職業院校虛擬仿真資源建設的實踐研究，可以得出在高速鐵路施工與維護專業教學中，對接崗位規范、關注資源的合理性和有效性，可以確保學生掌握實際工作所需的知識和技能，探索專業融入虛擬仿真的方法途徑，可以改革教學模式。在職業院校虛擬仿真資源建設過程中，應不斷總結經驗，充分利用現有資源，持續改進教學方法和手段，實現虛擬仿真教育資源的優化和共享。

本文系天津市高等職業技術教育研究會2022年度課題《職業院校虛擬仿真資源建設的實踐研究—以高速鐵路施工與維護專業為例》（課題編號：2022-Z-002）的研究成果。

參考文獻：

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[3]林海峰，熊飛兵，王逸平.基于虛擬仿真的大學物理實驗教學改革[J].中國教育信息化，2017，（12）：91-93.

（作者單位：天津鐵道職業技術學院）

（責任編輯：豆瑞超）